Como implementar um sistema DAS num túnel mineiro com 1 200 metros?

Implementar cobertura DAS num túnel de mina subterrânea é uma tarefa completamente diferente de fazê-lo num edifício de escritórios ou num centro comercial. Quando se lida com um túnel de 1.200 metros de comprimento, o ambiente não é brincadeira: humidade extremamente elevada, muita poeira, paredes rochosas irregulares que causam reflexões de sinal descontroladas e, pior de tudo, a enorme perda de sinal em longas distâncias consome a maior parte da energia do sinal.

Se o seu orçamento de ligação estiver incorreto ou se escolher os componentes passivos errados, acabará por ter sinais que caem a pique, taxas de erro de bits elevadas ou até mesmo componentes queimados. Por isso, hoje vamos falar sobre como construir um sistema fiável e de baixa manutenção Sistema DAS num túnel mineiro de 1 200 metros – com base na experiência real.

1. O sinal não chega longe o suficiente? Resolva primeiro a perda de sinal na linha de alimentação de 1 200 metros.

O maior problema é o seguinte: num túnel de 1,2 km, se se instalar apenas um cabo de alimentação principal de ponta a ponta, a perda de sinal é enorme. Tomemos como exemplo um cabo de alimentação comum de 7/8″ – a 2,1 GHz ou 3,5 GHz, é possível ver literalmente o sinal a enfraquecer a cada 100 metros.

Eis uma armadilha em que muitas pessoas caem: utilizam cegamente divisores de potência de divisão igual em todas as derivações da antena. O que acontece? Quando o sinal chega aos 800 metros, já se perdeu no ruído de fundo e a extremidade mais distante praticamente não recebe nada.

O que costumamos fazer é uma abordagem “assimétrica” – utilizando uma estrutura em cascata com acopladores direcionais:

• Perto da fonte: Utilize 15 dB ou 20 dB acopladores direcionais. Apenas uma pequena parte é aproveitada pela antena local, enquanto mais de 90% da energia continua a penetrar mais profundamente.
• Secção central: À medida que o sinal principal enfraquece, mude gradualmente para Acopladores de 10 dB ou 7 dB.
• Extremidade oposta: A esta altura, a maior parte da energia já foi aproveitada. Utilize um divisor híbrido de 3 dB ou um divisor de potência de duas vias para dividir o que resta – aproveite até à última gota de energia de RF.

2. Humidade + vibração = o ambiente ideal para o PIM

Quem já esteve numa mina sabe como o ambiente é hostil. Maquinaria pesada a vibrar 24 horas por dia, 7 dias por semana, pó mineral e elevada humidade – tudo isso acelera a oxidação nos conectores de RF. E é exatamente assim que surge a Intermodulação Passiva (PIM).

Assim que o PIM entra em ação, o ruído de fundo de receção da estação base dispara. O sintoma clássico: os telemóveis mostram sinal máximo, mas não é possível fazer chamadas nem enviar dados. É extremamente frustrante.

Por isso, a escolha dos materiais é fundamental. Evite componentes baratos de qualidade comercial. Por exemplo, os nossos acopladores de baixa perda e divisores de potência de cavidade dispensam o aço inoxidável, que se magnetiza facilmente, e utilizam, em vez disso, latão ou alumínio não magnético de alta pureza, com galvanoplastia trimetálica. Em testes reais a 2x43 dBm, o PIM mantém-se abaixo de -161 dBc. Mesmo com explosões e martelos pneumáticos a vibrar constantemente, os contactos internos resistem bem.

3. Escolha das antenas: de painel, de chicote ou coaxial com fuga?

O espaço no túnel é reduzido. A escolha da antena influencia diretamente a facilidade ou dificuldade da instalação do cablagem. Cada tipo tem a sua utilidade:

• Antena de painel direcional: Alto alcance, mas pode ser bloqueado fisicamente por grandes camiões de mineração. Adequado para trechos longos e retos, como galerias de transporte principais.
• Antena tipo chicote omnidirecional: É barato e pequeno, mas o alcance num túnel estreito é apenas razoável. Normalmente utilizado para iluminação pontual em câmaras de refúgio ou oficinas de manutenção.
• Cabo coaxial com fugas: Iluminação uniforme ao longo de todo o comprimento – sem zonas de sombra e sem que os camiões a bloqueiem. Na minha opinião, é a solução ideal para túneis com muitas curvas ou secções transversais estreitas.

Se estiver a ligar várias antenas em série com cabos, a perda de inserção do seu componentes passivos é a sua salvação. Bons divisores de potência de cavidade podem atingir uma perda de inserção inferior a 0,1 dB. Não subestime esses 0,1 dB – ao longo de 1 200 metros com dezenas de nós, essa poupança acaba por fazer a diferença. A energia acumulada pode facilmente alargar a sua cobertura em mais 50 a 100 metros, poupando-lhe a necessidade de adicionar um amplificador de linha dispendioso.

4. Não economize nos conectores e na proteção – ou vai arrepender-se

As comunicações subterrâneas são uma questão de segurança. Uma falha na rede é um problema grave. Por isso, todos os seus componentes passivos têm de ser resistentes.

• Vedação: Os divisores e acopladores de potência devem ter, no mínimo, a classificação IP65 – eu recomendaria IP67.
• Qualidade do conector: Vá em frente 4.3-10 ou Fêmea tipo N conectores com anéis de vedação de silicone resistentes a altas temperaturas. Em ambientes húmidos, impedem a entrada de humidade na cavidade.
• Alívio de tensão: Utilize suportes antivibração para fixar firmemente os componentes à parede do túnel. Evite que o peso dos cabos ou as vibrações exerçam pressão sobre os conectores.

Finalmente

Sinceramente, instalar um sistema DAS num túnel de 1 200 metros não se resume a empilhar equipamento. É uma batalha contra a perda de sinal, o PIM e o desgaste mecânico. Poupar nos componentes passivos pode poupar-lhe um pouco inicialmente, mas mais tarde, o custo da resolução de problemas e os riscos de segurança serão facilmente cem vezes superiores ao que poupou.

Na MS-TeleRF, somos especializados em Sub-6 GHz componentes passivos com baixa perda de inserção e elevado isolamento, concebidos para ambientes industriais extremos e de mineração subterrânea. Se estiver a planear um projeto de mina, túnel ou cobertura subterrânea, não hesite em contactar a nossa Engenharia de RF equipa – analisamos gratuitamente os seus esquemas de distribuição de potência. Ou visite a nossa página de produtos de divisores de potência para descarregar as fichas técnicas detalhadas.